2.5.2 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну из руды

Рудные материалы, применяемые в качестве твердых окислителей в скрап-рудном процессе, содержат большое количество активного кислорода, находящегося в виде оксидов железа. Согласно проведенным ранее расчетам (см. п. 3.3) содержание кислорода в руде (О_2,р) составляет 16,14%.

Тогда количество кислорода, поступающего в ванну с рудой, составляет

2.5.3 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну из известняка

Количество кислорода, поступившего в ванну из известняка, определяется из уравнения:

(7)

где М_изв – масса известняка в завалку, кг (в расчете 4,461 кг);

(%СО₂)_изв – содержание СО₂ в известняке, %;

m – доля кислорода известняка, принимающего участие в окислении примесей металла (обычно 0,4-0,6), принимаем m = 0,5.

Тогда

2.5.4 Расчет количества кислорода, поступившего в ванну с окалиной лома

Количество кислорода, поступившего в ванну с окалиной лома, определяется из уравнения:

Тогда, технический кислород должен внести в ванну:

Усвоение вдуваемого кислорода составляет 0,85-0,95 (принимаем 0,9), чистота кислорода более 95% (принимаем 98%). Тогда на одну тонну металлозавалки потребуется технического кислорода

При слабой интенсивности продувки ванны кислородом удельный расход технического кислорода в первый период плавки обычно составляет 12-15 м³/т металлозавалки.

3 Расчет шихты второго периода плавки

Доводка плавки для различных вариантов мартеновского процесса проводится примерно по одной схеме. Задача этого периода состоит в окончательном рафинировании металла и дополнительном нагреве ванны. Доводка обычно состоит из двух стадий: полировки (рудного кипения) и чистого (свободного) кипения.

Полировка - это по существу период наводки шлака для обеспечения требуемой степени дефосфорации и десульфурации металла. Для этого в печь присаживают твердые окислители и шлакообразующие материалы. Основность шлака CaO/SiO₂ при этом возрастает до 2,5 и более. При необходимости глубокой дефосфорации и десульфурации металла производят одно или два дополнительных скачивания и наводки нового шлака.

Период чистого кипения необходим для окончательной подготовки металла к выпуску: нагрев его до заданной температуры, удаление газов и неметаллических включений. В этот период углерод окисляется практически только горячим кислородом газовой фазы печи при непрерывном поступлении тепла факела в ванну. Основность шлака в этот период должна быть достаточной для предупреждения восстановления фосфора и обеспечения некоторого удаления серы. Это наблюдается при основности равной 2,5-3,0. В настоящем примере расчет проводится для случая работы печи без спуска шлака в период доводки.

3.1 Определение состава металла перед раскислением

Содержание углерода в металле перед раскислением было установлено ранее - [C]_раск = 0,2%. Кремний в основном мартеновском процессе необратимо окисляется до следов в первом периоде плавки ([%Si]_распл = 0). В металле по расплавлению содержится: 0,5% углерода; 0% кремния; 0,11% марганца; 0,020% фосфора; 0,039% серы.

По сравнению с составом металла по расплавлению, содержание марганца в период доводки несколько увеличивается (на 10-25%), содержание серы снижается (на 10-30%), содержание фосфора снижается (на 10-30%). Принимаем изменение концентрации марганца, серы и фосфора в металле на 20, 10 и 15% соответственно. Тогда содержание этих компонентов в металле пред раскислением составит:

[Mn]_раск = [Mn]_распл + 0,15 · [Mn]_распл = 0,11 + 0,15·0,11 = 0,12%;

[S]_раск = [S]_распл - 0,2 · [S]_распл = 0,039 - 0,2· 0,039 = 0,031%;

[Р]_раск = [Р]_распл - 0,10 · [Р]_распл = 0,020 - 0,10· 0,020 = 0,018%.